專利名稱：液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制方法及裝置，該液壓施工機械具有作為原動機的柴油發(fā)動機，由該發(fā)動機驅(qū)動變量型的液壓泵，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。
背景技術(shù)：
液壓挖掘機等的施工機械，一般而言，具有作為原動機的柴油發(fā)動機，由該發(fā)動機對變量型的液壓泵進行驅(qū)動，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，由此，進行預定的作業(yè)。這樣的液壓施工機械的發(fā)動機控制，一般而言，是通過設(shè)定目標燃料噴射量并根據(jù)該目標燃料噴射量控制燃料噴射裝置來進行的。
另外，液壓泵的控制一般進行基于要求流量的容量控制和基于泵排出壓力的轉(zhuǎn)矩控制(馬力控制)。在液壓泵的轉(zhuǎn)矩控制中，隨著泵排出壓力上升而使液壓泵的容量減少，由此進行控制以使得液壓泵的吸收轉(zhuǎn)矩不超過預先設(shè)定的最大吸收轉(zhuǎn)矩，來防止發(fā)動機的過負荷。
在這樣的液壓泵的轉(zhuǎn)矩控制中，作為實現(xiàn)發(fā)動機的輸出馬力的有效利用的技術(shù)，例如已知有記載于日本專利申請公開特開昭57-65822號公報的速敏(speed sensing)控制。在該速敏控制中，將發(fā)動機的目標轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的偏差變換成轉(zhuǎn)矩修正值，將該轉(zhuǎn)矩修正值與泵基本轉(zhuǎn)矩相加或從泵基本轉(zhuǎn)矩減去，求出最大吸收轉(zhuǎn)矩的目標值，進行控制以使得液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩與該目標值一致。這樣，如發(fā)動機轉(zhuǎn)速(實際轉(zhuǎn)速)下降，則減小液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，從而防止發(fā)動機停止，所以，可接近發(fā)動機的最大輸出轉(zhuǎn)矩地設(shè)定液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩(設(shè)定值)，可有效地利用發(fā)動機的輸出馬力。
另外，作為液壓泵的轉(zhuǎn)矩控制的速敏控制的改良技術(shù)，具有記載于日本專利申請公開特開平11-101183號公報、日本專利申請公開特開2000-73812號公報、日本專利申請公開特開2000-73960號公報等的技術(shù)。該技術(shù)通過傳感器檢測對發(fā)動機輸出產(chǎn)生影響的環(huán)境因素(大氣壓、燃料溫度、冷卻水溫度等)，使其檢測值與預先設(shè)定的圖對照，求出泵基本轉(zhuǎn)矩的修正值，修正液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩。由此，即使在因為環(huán)境的變化而使發(fā)動機輸出下降時，也可以在高負荷時，通過速敏控制使液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩減少，防止發(fā)動機停止，而且，減少由速敏控制所導致的原動機的轉(zhuǎn)速下降，確保良好的作業(yè)性能。
發(fā)明內(nèi)容
然而，上述現(xiàn)有技術(shù)存在下述問題。
柴油發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩特性分成調(diào)節(jié)區(qū)域(部分負荷區(qū)域)的特性和全負荷區(qū)域的特性。調(diào)節(jié)區(qū)域為燃料噴射裝置的燃料噴射量在100％以下的輸出區(qū)域，全負荷區(qū)域為燃料噴射量成為100％的最大輸出轉(zhuǎn)矩區(qū)域。發(fā)動機的輸出隨環(huán)境變化和燃料質(zhì)量等發(fā)動機的運行狀況而產(chǎn)生變化，發(fā)動機輸出特性也相應地變化。
在日本專利申請公開特開昭57-65822號公報等記載的一般的速敏控制中，發(fā)動機輸出存在余量，當發(fā)動機輸出特性的調(diào)節(jié)區(qū)域的最高輸出轉(zhuǎn)矩比速敏控制的泵基本轉(zhuǎn)矩(液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩)大時，在高負荷時，速敏控制的發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩和泵吸收轉(zhuǎn)矩的匹配點處于調(diào)節(jié)區(qū)域上，所以，發(fā)動機轉(zhuǎn)速與目標轉(zhuǎn)速一致，可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，防止發(fā)動機的停止，而不會產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降。然而，當減少吸入的空氣量(環(huán)境的變化)或使用劣質(zhì)燃料等而使發(fā)動機輸出下降，發(fā)動機輸出特性的調(diào)節(jié)區(qū)域的最高輸出轉(zhuǎn)矩比速敏控制的泵基本轉(zhuǎn)矩(液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩)小時，由速敏控制進行控制來減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩。但是，此時發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩與泵吸收轉(zhuǎn)矩的匹配點從調(diào)節(jié)區(qū)域變動到全負荷區(qū)域，發(fā)動機轉(zhuǎn)速比目標轉(zhuǎn)速低。這樣，在進行砂土的挖掘作業(yè)等負荷狀態(tài)向高負荷狀態(tài)變化的作業(yè)時，每次都發(fā)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降，產(chǎn)生噪聲，給作業(yè)者帶來不快感和疲勞感。
在日本專利申請公開特開平11-101183號公報、曰本專利申請公開特開2000-73812號公報、日本專利申請公開特開2000-73960號公報等記載的速敏控制中，對于由大氣壓、燃料溫度、冷卻水溫度等的可由傳感器檢測的環(huán)境因素的變化所導致的發(fā)動機輸出的下降，修正泵基本轉(zhuǎn)矩，可防止速敏控制所導致的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降。然而，由于該技術(shù)是在事前預測環(huán)境因素并設(shè)置傳感器，利用其檢測值的計數(shù)，所以，不能應對由事前預想不到的環(huán)境因素所導致的發(fā)動機輸出的下降。另外，也不能應對因諸如使用了劣質(zhì)燃料等難以由傳感器檢測的因素所導致的發(fā)動機輸出的下降。另外，為了檢測各種環(huán)境因素，需要多個傳感器，而且，需要制作與其傳感器數(shù)相同數(shù)量的圖并用于控制器，成本變高。
本發(fā)明的目的在于向液壓施工機械提供泵轉(zhuǎn)矩控制方法及裝置，可在高負荷時減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，防止發(fā)動機停止，而且，在環(huán)境的變化和劣質(zhì)燃料的使用等導致發(fā)動機輸出下降時，可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，而不產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降，并且，可應對事前預想不到的環(huán)境因素和難以由傳感器檢測的因素等導致發(fā)動機輸出下降的所有因素，而且，不需要環(huán)境傳感器等，可廉價地制作。
(1)為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制方法，該液壓施工機械具有發(fā)動機、控制該發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和輸出的燃料噴射裝置、控制該燃料噴射裝置的燃料噴射裝置控制器以及由上述發(fā)動機驅(qū)動并對執(zhí)行機構(gòu)進行驅(qū)動的至少1個變量型的液壓泵，該方法包括第1步驟，運算上述發(fā)動機的現(xiàn)在的負荷率；以及第2步驟，控制上述液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得將上述負荷率保持為目標值。
由此，當發(fā)動機的負荷率在高負荷條件下要超過目標值時，控制液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得將發(fā)動機的負荷率保持為目標值，所以，在高負荷條件下，可通過減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，來防止發(fā)動機停止。
另外，在環(huán)境的變化、劣質(zhì)燃料的使用等使發(fā)動機輸出下降時，如果發(fā)動機的負荷率要超過目標值，那么，也控制液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得將發(fā)動機的負荷率保持為目標值，所以，可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩而不會產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降。
另外，由于是將發(fā)動機的負荷率保持為目標值的控制，所以，進行控制以使得如果調(diào)節(jié)區(qū)域的最高輸出轉(zhuǎn)矩下降，則作為負荷的液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩也自動下降。由于無關(guān)發(fā)動機輸出下降的原因，所以，可應對事前預想不到的環(huán)境因素和難以由傳感器檢測的因素等導致發(fā)動機輸出下降的所有因素，而且，不需要環(huán)境傳感器等，可廉價地制作。
(2)在上述(1)中，優(yōu)選的是，通過下述來實現(xiàn)上述負荷率的運算，即預先設(shè)定由上述燃料噴射裝置控制器運算出的目標燃料噴射量與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率的關(guān)系，求出上述負荷率，作為與此時的目標燃料噴射量對應的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率。
由此，可利用由燃料噴射裝置控制器運算的目標燃料噴射量來運算發(fā)動機的現(xiàn)在的負荷率。
(3)在上述(1)中，優(yōu)選的是，通過下述來實現(xiàn)上述最大吸收轉(zhuǎn)矩的控制，即運算上述負荷率與目標值的偏差，利用該偏差來修正泵基本轉(zhuǎn)矩，控制上述液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得與該修正后的泵基本轉(zhuǎn)矩一致。
由此，可控制液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得將發(fā)動機現(xiàn)在的負荷率保持為目標值。
(4)另外，在上述(1)～(3)中，本發(fā)明的泵轉(zhuǎn)矩控制方法優(yōu)選的是，控制上述液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得將上述負荷率保持為目標值，同時，運算上述發(fā)動機的目標轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的偏差，控制上述液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得減小該偏差。
由此，可通過本發(fā)明的控制和過去的速敏控制的雙方來控制液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，可提高突然施加負荷時的控制的響應性。
(5)為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置，該液壓施工機械具有發(fā)動機、控制該發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和輸出的燃料噴射裝置、控制該燃料噴射裝置的燃料噴射裝置控制器以及由上述發(fā)動機驅(qū)動并對執(zhí)行機構(gòu)進行驅(qū)動的至少1個變量型的液壓泵，該控制裝置包括第1裝置，運算上述發(fā)動機的現(xiàn)在的負荷率；以及第2裝置，控制上述液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得將上述負荷率保持為目標值。
如此，如上述(1)所述，在高負荷時，可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，防止發(fā)動機停止，而且，在環(huán)境的變化和劣質(zhì)燃料的使用等使發(fā)動機輸出下降時，可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩而不會產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降，并且，可應對事前預想不到的環(huán)境因素和難以由傳感器檢測的因素等導致發(fā)動機輸出下降的所有因素，而且，不需要環(huán)境傳感器等，可廉價地制作。
(6)在上述(5)中，優(yōu)選的是，上述第1裝置，預先設(shè)定由上述燃料噴射裝置控制器運算出的目標燃料噴射量與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率的關(guān)系，求出上述負荷率，作為與此時的目標燃料噴射量對應的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率。
由此，可利用由燃料噴射裝置控制器運算的目標燃料噴射量來運算發(fā)動機的現(xiàn)在的負荷率。
(7)在上述(5)中，優(yōu)選的是，上述第2裝置，運算上述負荷率與目標值的偏差，利用該偏差來修正泵基本轉(zhuǎn)矩，控制上述液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得與該修正后的泵基本轉(zhuǎn)矩一致。
如此，可控制液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得將發(fā)動機現(xiàn)在的負荷率保持為目標值。
(8)在上述(7)中，優(yōu)選的是，上述第2裝置，對上述偏差進行積分，求出泵基本轉(zhuǎn)矩修正值，將上述泵基本轉(zhuǎn)矩加到上述泵基本轉(zhuǎn)矩，從而修正上述泵基本轉(zhuǎn)矩。
如此，可利用負荷率與目標值的偏差，修正泵基本轉(zhuǎn)矩。
(9)另外，在上述(5)～(8)中，優(yōu)選的是，本發(fā)明的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置還具有第3裝置，運算上述發(fā)動機的目標轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的偏差，控制上述液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得該偏差變小。
如此，可通過本發(fā)明的控制和過去的速敏控制的雙方來控制液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，可提高突然施加負荷時的控制的響應性。
圖1是表示具有本發(fā)明第1實施方式的液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置的發(fā)動機·泵控制裝置的圖。
圖2是閥裝置和執(zhí)行機構(gòu)的液壓回路圖。
圖3是表示流量控制閥的操作液控系統(tǒng)的圖。
圖4是表示泵調(diào)節(jié)器的第2伺服閥的泵吸收轉(zhuǎn)矩的控制特性的圖。
圖5是表示構(gòu)成發(fā)動機·泵控制裝置的運算控制部的控制器(車身控制器和發(fā)動機燃料噴射裝置控制器)及其輸入輸出關(guān)系的圖。
圖6是表示車身控制器的處理功能的功能框圖。
圖7是表示燃料噴射裝置控制器的處理功能的功能框圖。
圖8是表示當發(fā)動機具有標準的輸出轉(zhuǎn)矩特性而且設(shè)置發(fā)動機的環(huán)境(也包含燃料的質(zhì)量)處于標準狀態(tài)時的輸出轉(zhuǎn)矩特性的圖。
圖9是表示以往的速敏控制的發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩與泵吸收轉(zhuǎn)矩的匹配點的圖。
圖10是表示本發(fā)明第1實施方式的泵轉(zhuǎn)矩控制的發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩與泵吸收轉(zhuǎn)矩的匹配點的圖。
圖11是表示構(gòu)成本發(fā)明第2實施方式的發(fā)動機·泵控制裝置的運算控制部的控制器(車身控制器和發(fā)動機燃料噴射裝置控制器)及其輸入輸出關(guān)系的圖。
圖12是表示車身控制器的處理功能的功能框圖。
具體實施例方式
下面參照
本發(fā)明的實施方式。在以下的實施方式中，本發(fā)明被適用于液壓挖掘機的發(fā)動機·泵控制裝置。
首先，根據(jù)圖1～圖8說明本發(fā)明的第1實施方式。
在圖1中，符號1和2例如為斜盤式的變量型的液壓泵，符號9為固定容量型的液控泵，液壓泵1、2和液控泵9連接到原動機10的輸出軸11，由原動機10進行回轉(zhuǎn)驅(qū)動。
在液壓泵1、2的排出管路3、4上連接圖2所示的閥裝置5，通過該閥裝置5將壓力油送到多個執(zhí)行機構(gòu)50～56，驅(qū)動這些執(zhí)行機構(gòu)。在液控泵9的排出管路9a上，連接有將液控泵9的排出壓力保持為一定壓力的液控安全閥9b。
下面詳細說明閥裝置5。
在該圖2中，閥裝置5具有流量控制閥5a～5d和流量控制閥5e～5i這樣2個閥組，流量控制閥5a～5d位于與液壓泵1的排出管路3相連的中心旁通管線5j上，流量控制閥5e～5i位于與液壓泵2的排出管路4相連的中心旁通管線5k上。在排出管路3、4上，設(shè)置有決定液壓泵1、2的排出壓力的最大壓力的主安全閥5m。
流量控制閥5a～5d和流量控制閥5e～5i為中心旁通型，從液壓泵1、2排出的壓力油由這些流量控制閥供給到執(zhí)行機構(gòu)50～56中的對應的執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)50為右行走用液壓馬達(右行走馬達)，執(zhí)行機構(gòu)51為鏟斗用液壓缸(鏟斗缸)，執(zhí)行機構(gòu)52為動臂用液壓缸(動臂缸)，執(zhí)行機構(gòu)53為旋轉(zhuǎn)用液壓馬達(旋轉(zhuǎn)馬達)，執(zhí)行機構(gòu)54為斗桿用液壓缸(斗桿缸)，執(zhí)行機構(gòu)55為預備液壓缸，執(zhí)行機構(gòu)56為左行走用液壓馬達(左行走馬達)，流量控制閥5a用于右行走，流量控制閥5b用于鏟斗，流量控制閥5c用于第1動臂，流量控制閥5d用于第2斗桿，流量控制閥5e用于旋轉(zhuǎn)，流量控制閥5f用于第1斗桿，流量控制閥5g用于第2動臂，流量控制閥5h作為備用，流量控制閥5i用于左行走。即，對動臂缸52設(shè)置2個流量控制閥5g、5c，對斗桿缸54也設(shè)置2個流量控制閥5d、5f，在動臂缸52和斗桿缸54的底側(cè)，分別可匯流地供給來自2個液壓泵1、2的壓力油。
圖3表示流量控制閥5a～5i的操作液控系統(tǒng)。
流量控制閥5i、5a利用來自操作裝置35的操作液控裝置39、38的操作液控壓力TR1、TR2和TR3、TR4進行切換操作，流量控制閥5b和流量控制閥5c、5g通過來自操作裝置36的操作液控裝置40、41的操作液控壓力BKC、BKD和BOD、BOU進行切換操作，流量控制閥5d、5f和流量控制閥5e通過來自操作裝置37的操作液控裝置42、43的操作液控壓力ARC、ARD和SW1、SW2進行切換操作，流量控制閥5h通過來自操作液控裝置44的操作液控壓力AU1、AU2進行切換操作。
操作液控裝置38～44分別具有1對液控閥(減壓閥)38a、38b～44a、44b，操作液控裝置38、39、44分別還具有操作踏板38c、39c、44c，操作液控裝置40、41還具有共用的操作桿40c，操作液控裝置42、43還具有共用的操作桿42c。當對操作踏板38c、39c、44c及操作桿40c、42c進行操作時，與其操作方向相應，相關(guān)的操作液控裝置的液控閥作動，生成與操作量相應的操作液控壓力。
另外，在操作液控裝置38～44的各液控閥的輸出管線上，以階層方式連接梭形滑閥61～67、梭形滑閥68、69、100、梭形滑閥101、102、103。由梭形滑閥61、63、64、65、68、69、101檢測操作液控裝置38、40、41、42的操作液控壓力的最高壓力，作為液壓泵1的控制液控壓力PL1。由梭形滑閥62、64、65、66、67、69、100、102、103檢測操作液控裝置39、41、42、43、44的操作液控壓力的最高壓力，作為液壓泵2的控制液控壓力PL2。
在以上那樣的液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)置有具有本發(fā)明的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置的發(fā)動機·泵控制裝置。以下進行詳細說明。
如圖1所示，在液壓泵1、2分別設(shè)置調(diào)節(jié)器7、8，由這些調(diào)節(jié)器7、8控制作為液壓泵1、2的容量可變機構(gòu)的斜盤1 a、2a的傾轉(zhuǎn)位置，控制泵排出流量。
液壓泵1、2的調(diào)節(jié)器7、8，分別具有傾轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)20A、20B(以下適當?shù)赜煞?0代表)；根據(jù)圖3所示的操作液控裝置38～44的操作液控壓力，進行正傾轉(zhuǎn)控制的第1伺服閥21A、21B(以下適當?shù)赜?1代表)；以及進行液壓泵1、2的全馬力控制的第2伺服閥22A、22B(以下適當?shù)赜梅?2代表)。由這些伺服閥21、22控制從液控泵9作用于傾轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)20的壓力油的壓力，控制液壓泵1、2的傾轉(zhuǎn)位置。
下面詳細說明傾轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)20、第1和第2伺服閥21、22。
各傾轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)20包括在兩端設(shè)有大直徑的受壓部20a和小直徑的受壓部20b的作動活塞20c、受壓部20a、20b所處的大直徑的受壓室20d和小直徑的受壓室20e。當兩受壓室20d、20e的壓力相等時，作動活塞20c由受壓面積差朝圖示右方向移動，從而使斜盤1a或2a的傾轉(zhuǎn)變小，泵排出流量減少，當大直徑側(cè)的受壓室20d的壓力下降時，作動活塞20c朝圖中所示左方向移動，從而使斜盤1a或2a的傾轉(zhuǎn)變大，泵排出流量增大。另外，大直徑的受壓室20d通過第1和第2伺服閥21、22有選擇地連接到液控泵9的排出管路9a和返回到油箱12的回油通道13。小直徑的受壓室20e直接連接到液控泵9的排出管路9a。
正傾轉(zhuǎn)控制用的各第1伺服閥21，是由來自電磁控制閥30或31的控制壓力作動，控制液壓泵1、2的傾轉(zhuǎn)位置的閥。當控制壓力低時，伺服閥21的閥體21a由彈簧21b的力朝圖中所示左方向移動，通過回油通道13將傾轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)20的大直徑的受壓室20d連通到油箱12，增大液壓泵1或2的傾轉(zhuǎn)。當控制壓力上升時，伺服閥21的閥體21a朝圖示右方向移動，將來自液控泵9的液控壓力引導至大直徑的受壓室20d，減小液壓泵1或2的傾轉(zhuǎn)。
全馬力控制用的各第2伺服閥22，是由液壓泵1、2的排出壓力和來自電磁控制閥32的控制壓力作動，進行液壓泵1、2的全馬力控制的閥。借助于來自電磁控制閥32的控制壓力，對液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩進行控制。
即，液壓泵1和2的排出壓力和來自電磁控制閥32的控制壓力分別引導至第2伺服閥22的受壓室22a、22b、22c，當液壓泵1、2的排出壓力的油壓力的和低于根據(jù)彈簧22d的力與引導至受壓室22c的控制壓力的油壓力的差所決定的設(shè)定值時，閥體22e朝圖示右方向移動，通過回油通道13將傾轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)20的大直徑的受壓室20d連通到油箱12，增大液壓泵1、2的傾轉(zhuǎn)，隨著液壓泵1、2的排出壓力的油壓力的和變得比該設(shè)定值高，閥體22a朝圖示左方向移動，將來自液控泵9的液控壓力傳遞到受壓室20d，減小液壓泵1、2的傾轉(zhuǎn)。另外，當來自電磁控制閥32的控制壓力低時，增大上述設(shè)定值，根據(jù)液壓泵1、2的較高的排出壓力減少液壓泵1、2的傾轉(zhuǎn)，隨著來自電磁控制閥32的控制壓力增大，減小上述設(shè)定值，根據(jù)液壓泵1、2的較低的排出壓力減少液壓泵1、2的傾轉(zhuǎn)。
圖4表示第2伺服閥22的吸收轉(zhuǎn)矩控制特性。橫軸為液壓泵1、2的排出壓力的平均值，縱軸為液壓泵1、2的傾轉(zhuǎn)(排出容積)。隨著來自電磁控制閥32的控制壓力增大(由彈簧22d的力與受壓室20c的油壓力的差決定的設(shè)定值變小)，第2伺服閥22的吸收轉(zhuǎn)矩特性按A1、A2、A3變化，液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩按T1、T2、T3減少。另外，隨著來自電磁控制閥32的控制壓力降低(由彈簧22d的力與受壓室20c的油壓力的差決定的設(shè)定值增大)，第2伺服閥22的吸收轉(zhuǎn)矩特性按A1、A4、A5變化，液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩按T1、T4、T5增大。即，如增大控制壓力，減少設(shè)定值，則液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩減少，如降低控制壓力，將設(shè)定值設(shè)得較大，則液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩增大。
電磁控制閥30、31、32，是由驅(qū)動電流SI1、SI2、SI3作動的比例減壓閥，當驅(qū)動電流SI1、SI2、SI3最小時，輸出的控制壓力最高，進行動作以使得隨著驅(qū)動電流SI1、SI2、SI3增大而降低輸出的控制壓力。驅(qū)動電流SI1、SI2、SI3從圖5所示車身控制器70A輸出。
發(fā)動機10為柴油發(fā)動機，具有根據(jù)目標燃料噴射量FN1的信號作動的電子燃料噴射裝置14。指令信號從圖5所示燃料噴射裝置控制器80輸出。電子燃料噴射裝置14控制原動機(以下稱發(fā)動機)10的轉(zhuǎn)速和輸出。
設(shè)置有操作者用手動輸入對發(fā)動機10的目標轉(zhuǎn)速NR1的目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速輸入部71，該目標轉(zhuǎn)速NR1的輸入信號被取入到車身控制器70和發(fā)動機燃料噴射裝置控制器80。目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速輸入部71例如為諸如電位計的電輸入裝置，由操作者指令成為基準的目標轉(zhuǎn)速(目標基準轉(zhuǎn)速)。
另外，設(shè)置有檢測發(fā)動機10的實際轉(zhuǎn)速NE1的轉(zhuǎn)速傳感器72、檢測液壓泵1、2的控制液控壓力PL1、PL2的壓力傳感器73、74(參照圖3)。
車身控制器70和燃料噴射裝置控制器80整體的信號的輸入輸出關(guān)系，如圖5所示。
車身控制器70輸入目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速輸入部71的目標轉(zhuǎn)速NR1的信號，壓力傳感器73、74的泵控制液控壓力PL1、PL2的信號，及發(fā)動機燃料噴射裝置控制器80運算的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT的信號，進行預定的運算處理，將驅(qū)動電流SI1、SI2、SI3輸出到電磁控制閥30～32。發(fā)動機燃料噴射裝置控制器80輸入目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速輸入部71的目標轉(zhuǎn)速NR1的信號、轉(zhuǎn)速傳感器72的實際轉(zhuǎn)速NE1的信號，進行預定的運算處理，將目標燃料噴射量FN1的信號輸出到電子燃料噴射裝置14。另外，發(fā)動機燃料噴射裝置控制器80運算發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT，將該信號輸出到車身控制器70。
在這里，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT是表示發(fā)動機10的現(xiàn)在的負荷率為何種程度的發(fā)動機負荷率的指標值，使用目標燃料噴射量FN1進行運算(后述)。
圖6表示關(guān)于車身控制器70的液壓泵1、2的控制的處理功能。
在圖6中，車身控制器70具有泵目標傾轉(zhuǎn)運算部70a、70b、螺線管輸出電流運算部70c、70d、基本轉(zhuǎn)矩運算部70e、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率設(shè)定部70m、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率偏差運算部70n、增益運算部70p、泵轉(zhuǎn)矩修正值運算積分要素70q、70r、70s、泵基本轉(zhuǎn)矩修正部70t、螺線管輸出電流運算部70k的各功能。
泵目標傾轉(zhuǎn)運算部70a輸入液壓泵1側(cè)的控制液控壓力PL1的信號，使其與存儲于存儲器的表參照，運算與此時的控制液控壓力PL1對應的液壓泵1的目標傾轉(zhuǎn)θR1。該目標傾轉(zhuǎn)θR1為與液控操作裝置38、40、41、42的操作量對應的正傾轉(zhuǎn)控制的基準流量計量，在存儲器的表中，設(shè)定有PL1與θR1的關(guān)系，使得隨著控制液控壓力PL1增大目標傾轉(zhuǎn)θR1也增大。
螺線管輸出電流運算部70c，對θR1求出得到該θR1的液壓泵1的傾轉(zhuǎn)控制用的驅(qū)動電流SI1，將其輸出到電磁控制閥30。
即使為泵目標傾轉(zhuǎn)運算部70b、螺線管輸出電流運算部70d，也同樣地根據(jù)泵控制液控壓力PL2的信號運算出液壓泵2傾轉(zhuǎn)控制用的驅(qū)動電流SI2，將其輸出到電磁控制閥31。
基本轉(zhuǎn)矩運算部70e輸入目標轉(zhuǎn)速NR1的信號，使其與存儲于存儲器中的表參照，計算出與此時的目標轉(zhuǎn)速NR1對應的泵基本轉(zhuǎn)矩TR0。該泵基本轉(zhuǎn)矩TR0為當由燃料噴射裝置控制器80運算出的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT處于設(shè)定值ENG1RPTC(后述)時的標準轉(zhuǎn)矩，在存儲器的表中設(shè)定有與在發(fā)動機10的全負荷區(qū)域的最大輸出特性的變化對應的目標轉(zhuǎn)速NR1和泵基本轉(zhuǎn)矩(標準轉(zhuǎn)矩)TR0的關(guān)系。標準轉(zhuǎn)矩為發(fā)動機10具有標準的輸出轉(zhuǎn)矩特性而且發(fā)動機10所置的環(huán)境(還包含燃料的質(zhì)量)處于標準狀態(tài)時的發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩，例如，當目標轉(zhuǎn)速NR1設(shè)定為最大時的泵基本轉(zhuǎn)矩TR0與圖4所示液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩T1對應。發(fā)動機輸出隨狀況而變化，但對其進行修正是本發(fā)明的目的，所以，該場合的標準轉(zhuǎn)矩的精度、正確度不需要嚴密性。
在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率設(shè)定部70m設(shè)定有上述發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率的設(shè)定值ENG1 RPTC。該發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率的設(shè)定值ENG1RPTC為相對于被施加在發(fā)動機10的容許泵負荷(發(fā)動機負荷)的目標剩余率(后述)。為了有效地使用發(fā)動機輸出，設(shè)定值ENG1RPTC優(yōu)選為接近100％的值，例如設(shè)定為99％。
發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率偏差運算部70n從設(shè)定部70m的設(shè)定值ENG1RPTC減去由燃料噴射裝置控制器80運算的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT，運算其偏差△TRY(＝ENG1RPTC-ENGTRRT)。
增益運算部70p使由發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率偏差運算部70n求出的偏差△TRY與存儲于存儲器的表參照，運算本發(fā)明的泵基本轉(zhuǎn)矩可變控制的積分增益KTRY。該積分增益KTRY設(shè)定本發(fā)明的控制速度，在存儲器的表中設(shè)定有△TRY與KTRY的關(guān)系，使得在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT超過設(shè)定值ENG1RPTC時(偏差△TRY為負時)迅速降低泵轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)，使+側(cè)的控制增益比-側(cè)的控制增益大。
泵轉(zhuǎn)矩修正值運算積分要素70q、70r、70s，將積分增益KTRY加到上次計算的泵基本轉(zhuǎn)矩修正值TER0進行積分，運算泵基本轉(zhuǎn)矩修正值TER1。
泵基本轉(zhuǎn)矩修正部70t把泵基本轉(zhuǎn)矩修正值TER1加到由基本轉(zhuǎn)矩運算部70e運算的泵基本轉(zhuǎn)矩TR0，計算出修正的泵基本轉(zhuǎn)矩TR1(＝TR0+TER1)。該修正后的泵基本轉(zhuǎn)矩成為設(shè)定于全馬力控制的第2伺服閥22的泵最大吸收轉(zhuǎn)矩的目標值。
螺線管輸出電流運算部70k求出電磁控制閥32的驅(qū)動電流SI3以使得由第2伺服閥22控制的液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩成為TR1，將其輸出到電磁控制閥32。
這樣接受驅(qū)動電流SI3的電磁控制閥32輸出與驅(qū)動電流SI3對應的控制壓力，控制第2伺服閥22的設(shè)定值，進行控制以使得液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩成為TR1。
圖7表示燃料噴射裝置控制器80的處理功能。
燃料噴射裝置控制器80具有轉(zhuǎn)速偏差運算部80a、燃料噴射量變換部80b、積分運算要素80c、80d、80e、限幅運算部80f、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率運算部80g的各控制功能。
轉(zhuǎn)速偏差運算部80a比較目標轉(zhuǎn)速NR1與實際轉(zhuǎn)速NE1，計算出轉(zhuǎn)速偏差△N(＝NR1-NE1)，燃料噴射量變換部80b在該轉(zhuǎn)速偏差△N乘增益KF，運算目標燃料噴射量的增量△FN，積分運算要素80c、80d、80e將目標燃料噴射量的增量△FN加到上次計算的目標燃料噴射量FN0進行積分，求出目標燃料噴射量FN2，限幅運算部80f在目標燃料噴射量FN2乘上限·下限的限幅，設(shè)為目標燃料噴射量FN1。該目標燃料噴射量FN1被送到圖中未表示的輸出部，對應的控制電流輸出到電子燃料噴射裝置14，控制燃料噴射量。這樣，根據(jù)積分運算對目標燃料噴射量FN1進行運算以使得當實際轉(zhuǎn)速NE1比目標轉(zhuǎn)速NR1小時(轉(zhuǎn)速偏差△N為正時)使目標燃料噴射量FN1增大，當實際轉(zhuǎn)速NE 1比目標轉(zhuǎn)速NR1大(轉(zhuǎn)速偏差△N為負)時使目標燃料噴射量FN1減少，即目標轉(zhuǎn)速NR1與實際轉(zhuǎn)速NE1的偏差△N為0，并控制燃料噴射量以使得實際轉(zhuǎn)速NE1與目標轉(zhuǎn)速NR1一致。結(jié)果，發(fā)動機轉(zhuǎn)速的控制，進行即使負荷改變也成為一定的目標轉(zhuǎn)速NR1那樣的同步調(diào)節(jié)控制，在中間負荷時靜態(tài)地維持一定的回轉(zhuǎn)。
發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率運算部80g使目標燃料噴射量FN1與存儲于存儲器的表對照，計算發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT。如上述那樣，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT是表示發(fā)動機10現(xiàn)在的輸出比例為何種程度的發(fā)動機負荷率的指標值。
下面，根據(jù)圖8說明發(fā)動機負荷率的具體的內(nèi)容。圖8是表示發(fā)動機10具有標準的輸出轉(zhuǎn)矩特性而且設(shè)置了發(fā)動機10的環(huán)境(包含燃料的質(zhì)量)處于標準狀態(tài)時的輸出轉(zhuǎn)矩特性的圖。發(fā)動機10的輸出轉(zhuǎn)矩特性分成調(diào)節(jié)區(qū)域的特性E和全負荷區(qū)域的特性(最大輸出特性)F。調(diào)節(jié)區(qū)域指電子燃料噴射裝置14的燃料噴射量處于100％以下的部分負荷區(qū)域，全負荷區(qū)域指燃料噴射量為100％(最大)的最大的輸出轉(zhuǎn)矩區(qū)域。在本實施方式中，燃料噴射裝置控制器80進行同步調(diào)節(jié)控制，所以，在調(diào)節(jié)區(qū)域中即使負荷變化也維持一定的轉(zhuǎn)速、例如Nmax，特性E成為相對橫軸(發(fā)動機轉(zhuǎn)速)垂直的直線。另外，調(diào)節(jié)區(qū)域的特性E，作為一例，為由目標發(fā)動機轉(zhuǎn)速輸入部71設(shè)定的目標轉(zhuǎn)速NR1最大時的特性，TR0NMAX為目標轉(zhuǎn)速NR1被最大設(shè)定時的泵基本轉(zhuǎn)矩TR0，如上述那樣，TR0NMAX與液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩T1對應。TR1為此時由泵基本轉(zhuǎn)矩修正部70t運算的受到修正的泵基本轉(zhuǎn)矩。另外，Tmax為調(diào)節(jié)區(qū)域的最高輸出轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機負荷率按下式表示。
發(fā)動機負荷率(％)＝(T1/Tmax)×100發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率運算部80g根據(jù)目標燃料噴射量FN1求出其發(fā)動機負荷率，作為該發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT。目標燃料噴射量FN1的最大值預先決定，所以，如目標燃料噴射量FN1為最大值，則在該時刻的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT為100％，發(fā)動機負荷率也為100％。另外，例如當目標燃料噴射量FN1為50％時，作為負荷率為部分負荷，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT例如為40％。該目標燃料噴射量FN1與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT的關(guān)系預先根據(jù)實驗確定，在存儲器的表中，使用該實驗數(shù)據(jù)，設(shè)定有FN1與ENGTRRT的關(guān)系以使得隨著目標燃料噴射量FN1增大，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT也增大。本發(fā)明使用該發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT修正泵基本轉(zhuǎn)矩，控制泵最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得將發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT(發(fā)動機負荷率)保持為目標值。
目標燃料噴射量FN1與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT的關(guān)系例如按下述的方法確定。驅(qū)動某一發(fā)動機，對各目標燃料噴射量收集輸出轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)。根據(jù)燃料溫度、大氣壓等的狀態(tài)量，適當?shù)匦拚撦敵鲛D(zhuǎn)矩。如果與此時的最大目標燃料噴射量對應的輸出轉(zhuǎn)矩(最大輸出轉(zhuǎn)矩)為Tmax，與各目標燃料噴射量對應的輸出轉(zhuǎn)矩為Tx，則按下式計算發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT(％)。
發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT(％)＝Tx/Tmax×100使這樣求出的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT與目標燃料噴射量對應，可獲得兩者的關(guān)系。
下面，根據(jù)圖9和圖10說明如以上那樣構(gòu)成的本實施方式的動作特征。
圖9是表示過去的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置的發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩與泵吸收轉(zhuǎn)矩的匹配點的圖，圖10是表示本實施方式的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置的發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩與泵吸收轉(zhuǎn)矩的匹配點的圖。這些匹配點都是在把目標轉(zhuǎn)速設(shè)定為最大時所得到的。另外，在圖9中，在1個圖中集中表示發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩因為環(huán)境變化或劣質(zhì)燃料的使用等從通常時的值下降時的匹配點的變化。在圖10中，在圖的左側(cè)表示發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩在通常時的匹配點，在圖的右側(cè)表示環(huán)境變化或劣質(zhì)燃料的使用等使發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩下降時的匹配點。
在圖8和圖9中，全負荷區(qū)域的特性(以下適當?shù)胤Q發(fā)動機輸出特性)F1、F2、F3為產(chǎn)品導致的偏差，特性F4為環(huán)境的變化或劣質(zhì)燃料的使用導致輸出大幅度下降的情形。另外，特性F1與圖8所示發(fā)動機10具有標準的輸出轉(zhuǎn)矩特性而且發(fā)動機10所處的環(huán)境(也包含燃料質(zhì)量)處于標準狀態(tài)時的輸出轉(zhuǎn)矩特性對應。
過去的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置進行速敏控制。該速敏控制，在后述的第2實施方式的圖11中，沒有發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率設(shè)定部70m、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率偏差運算部70n、增益運算部70p、泵轉(zhuǎn)矩修正值運算積分要素70q、70r、70s、泵基本轉(zhuǎn)矩修正部70t，在基本轉(zhuǎn)矩修正部70j將由轉(zhuǎn)速偏差運算部70f、轉(zhuǎn)矩變換部70g、限幅運算部70h獲得的速敏控制的轉(zhuǎn)矩修正值△TNL加到泵基本轉(zhuǎn)矩TR0，求出吸收轉(zhuǎn)矩TR1。
在過去的速敏控制中，基本轉(zhuǎn)矩運算部70e的泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX，考慮發(fā)動機輸出的差異，例如設(shè)定在標準時的輸出轉(zhuǎn)矩特性F1的調(diào)節(jié)區(qū)域的最高輸出轉(zhuǎn)矩附近。在該場合，對于特性為F1的發(fā)動機，如液壓泵1、2的吸收轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)增加，達到泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX，則對泵吸收轉(zhuǎn)矩的進一步的增加由速敏控制進行控制以使得將液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩維持在泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX。即，如果要使液壓泵1、2的吸收轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)比泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX大，則發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降到Nmax以下，速敏控制的轉(zhuǎn)速偏差△NS成為負值，使液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩下降，發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩和速敏控制的泵吸收轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)在調(diào)節(jié)區(qū)域上的M1點匹配。為此，可使液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩減少，防止發(fā)動機停止，而不產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降。
在環(huán)境變化、劣質(zhì)燃料的使用等使發(fā)動機輸出下降、全負荷區(qū)域的特性從F1下降到F4時，速敏控制產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩的區(qū)域點也從M1移動到M4。即，當發(fā)動機輸出特性的調(diào)節(jié)區(qū)域的最高輸出轉(zhuǎn)矩比速敏控制的泵基本轉(zhuǎn)矩小時，通過速敏控制使由發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降(轉(zhuǎn)速偏差△NS(負值)的絕對值增大)導致的液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩下降。此時，泵最大吸收轉(zhuǎn)矩的下降對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降(轉(zhuǎn)速偏差△N的增大)的比例，由圖11所示的轉(zhuǎn)矩變換部70g的增益KN確定。當將其稱為泵最大吸收轉(zhuǎn)矩的速度傳感增益時，圖8的“C”與其相當。為此，相應于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降，按照速度傳感增益C的特性，使液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩下降，匹配點從M1移動到M4。由此，在環(huán)境的變化、劣質(zhì)燃料的使用等使發(fā)動機輸出下降時也可防止發(fā)動機的停止。此時，發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩與泵轉(zhuǎn)矩的匹配點M4從調(diào)節(jié)區(qū)域移動到全負荷區(qū)域，所以，發(fā)動機轉(zhuǎn)速從目標轉(zhuǎn)速下降。這樣，在進行砂土的挖掘作業(yè)等負荷狀態(tài)朝高負荷狀態(tài)變化的作業(yè)時，每次發(fā)動機轉(zhuǎn)速都產(chǎn)生下降，成為噪聲，給作業(yè)者帶來不快感和疲勞感。
因產(chǎn)品的差異導致輸出特性產(chǎn)生諸如F2、F3的偏差的發(fā)動機，也同樣為匹配點移動到全負荷區(qū)域的M2、M3點，產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降。
另外，一般地，在發(fā)動機的特性上，在最高轉(zhuǎn)速可獲得發(fā)動機的最大輸出馬力，所以，調(diào)節(jié)區(qū)域的特性E與全負荷區(qū)域的特性F1～F4的交點附近成為該部位。為此，當匹配點移動到M2、M3、M4時，不能最大地使用發(fā)動機輸出馬力。
在本實施方式中，如上述那樣，控制泵最大吸收轉(zhuǎn)矩，以使得將發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT(發(fā)動機負荷率)保持為目標值。在該場合，如圖10所示那樣，在特性為F1的發(fā)動機時，當液壓泵1、2的吸收轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)增加，達到泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX時，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率也達到發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率設(shè)定部70m的設(shè)定值(99％)，而當泵吸收轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)進一步增加，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率超過設(shè)定值(99％)時，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率偏差運算部70n運算偏差△TRY作為負值，泵基本轉(zhuǎn)矩修正值TER1成為負值，在泵基本轉(zhuǎn)矩修正部70t，作為泵基本轉(zhuǎn)矩TR1，運算出使泵基本轉(zhuǎn)矩TR0(＝TR0NMAX)減少泵基本轉(zhuǎn)矩修正值TER1的絕對值量后獲得的值。即，TR1＜TR0NMAX。該泵基本轉(zhuǎn)矩TR1為泵最大吸收轉(zhuǎn)矩的目標值，液壓泵1、2的吸收轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)從泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX到TR1地減少。結(jié)果，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率返回到設(shè)定值(99％)，偏差△TRY成為0，所以，泵基本轉(zhuǎn)矩修正值TER1也成為0，將泵基本轉(zhuǎn)矩TR1維持在TR0NMAX。即，發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩與泵吸收轉(zhuǎn)矩在調(diào)節(jié)區(qū)域上的M5點匹配。這樣，可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，防止發(fā)動機停止，而不產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降。
對于環(huán)境變化、劣質(zhì)燃料的使用等使發(fā)動機輸出下降、全負荷區(qū)域的特性從F1到F4下降的發(fā)動機，當液壓泵1、2的吸收轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)增加時，在該泵吸收轉(zhuǎn)矩達到泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX之前，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率達到發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率設(shè)定部70m的設(shè)定值(99％)，如發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率超過設(shè)定值(99％)，則在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率偏差運算部70n，作為負值，運算偏差△TRY，泵基本轉(zhuǎn)矩修正值TER1成為負值，在泵基本轉(zhuǎn)矩修正部70t，作為泵基本轉(zhuǎn)矩TR1，運算使泵基本轉(zhuǎn)矩TR0(＝TR0NMAX)減少泵基本轉(zhuǎn)矩修正值TER1的絕對值量后獲得的值，液壓泵1、2的吸收轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)從泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX到TR1地減少。在該場合，由于發(fā)動機輸出下降，所以，即使泵吸收轉(zhuǎn)矩稍微下降，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率也依然保持超過設(shè)定值(99％)，由于偏差△TRY繼續(xù)作為負值運算，所以泵基本轉(zhuǎn)矩TR1持續(xù)下降。即，泵基本轉(zhuǎn)矩TR1的減少在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率返回到設(shè)定值(99％)之前繼續(xù)進行。泵基本轉(zhuǎn)矩TR1繼續(xù)下降，泵吸收轉(zhuǎn)矩(發(fā)動機負荷)進一步減少，如發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率返回到設(shè)定值(99％)，則偏差△TRY成為0，所以，泵基本轉(zhuǎn)矩修正值TER1也成為0，泵基本轉(zhuǎn)矩TR1維持在從TR0NMAX下降的值。在圖10中，T6為與該泵基本轉(zhuǎn)矩TR1對應的液壓泵1、2的最大吸收轉(zhuǎn)矩。即，進行控制以使得發(fā)動機最高輸出轉(zhuǎn)矩Tmax與泵基本轉(zhuǎn)矩TR1(＝T5)的比例保持為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率的設(shè)定值，并進行控制以使得發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩和泵吸收轉(zhuǎn)矩在比泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX低的調(diào)節(jié)區(qū)域上的M6點匹配。這樣，即使在環(huán)境變化、劣質(zhì)燃料的使用等使發(fā)動機輸出下降、全負荷區(qū)域的特性從F1到F4地下降時，也可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，防止發(fā)動機停止，而不產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降。
即使是因產(chǎn)品的偏差導致輸出特性產(chǎn)生諸如圖9的F2、F3的偏差的發(fā)動機，也同樣地進行控制以使得發(fā)動機的最高輸出轉(zhuǎn)矩Tmax與泵基本轉(zhuǎn)矩TR1的比例保持為發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率的設(shè)定值，所以，匹配點為處于比泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX低的調(diào)節(jié)區(qū)域上的點，可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，防止發(fā)動機停止，而不產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降。
另外，匹配點處于比泵基本轉(zhuǎn)矩TR0NMAX低的調(diào)節(jié)區(qū)域上的點，所以，將發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率的設(shè)定值設(shè)定在接近100％的值，從而使匹配點處于調(diào)節(jié)區(qū)域的特性E與全負荷區(qū)域的特性F1～F4的交點附近。為此可有效地使用發(fā)動機的最大輸出馬力。
如以上那樣按照本實施方式，可在高負荷時減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，防止發(fā)動機停止，而且，在環(huán)境的變化、劣質(zhì)燃料的使用等使發(fā)動機輸出下降時，可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，而不會產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降。
另外，由于為將發(fā)動機的負荷率保持為目標值的控制，所以，進行控制，以使得如果調(diào)節(jié)區(qū)域的最高輸出轉(zhuǎn)矩下降，則作為負荷的液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩也自動地下降，由于無關(guān)發(fā)動機輸出下降的原因，因此，對于事前預想不到的因素和難以由傳感器檢測的因素等導致的發(fā)動機輸出下降也可應對，而且，不需要環(huán)境傳感器等，可廉價地制作。
另外，可有效地使用發(fā)動機的最大輸出馬力。
下面，使用圖11和圖12說明本發(fā)明的第2實施方式。圖中，對與圖5和圖6所示部分同樣的部分采用相同符號。本實施方式在本發(fā)明的泵轉(zhuǎn)矩控制中組合了速敏控制。
圖11是表示車身控制器70A和燃料噴射裝置控制器80的整體的信號的輸入輸出關(guān)系的圖。
車身控制器70A除了目標轉(zhuǎn)速NR1的信號、泵控制液控壓力PL1、PL2的信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率ENGTRRT的信號外，還輸入轉(zhuǎn)速傳感器72的實際轉(zhuǎn)速NE1的信號，進行預定的運算處理，將驅(qū)動電流SI1、SI2、SI3輸出到電磁控制閥30～32。燃料噴射裝置控制器80的輸入輸出信號與圖5所示的第1實施方式相同。
圖12是表示關(guān)于車身控制器70A的液壓泵1、2的控制的處理功能的圖。
在圖12中，車身控制器70A除泵目標傾轉(zhuǎn)運算部70a、70b、螺線管輸出電流運算部70c、70d、基本轉(zhuǎn)矩運算部70e、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率設(shè)定部70m、發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率偏差運算部70n、增益運算部70p、泵轉(zhuǎn)矩修正值運算積分要素70q、70r、70s、泵基本轉(zhuǎn)矩修正部70t、螺線管輸出電流運算部70k外，還具有轉(zhuǎn)速偏差運算部70f、轉(zhuǎn)矩變換部70g、限幅運算部70h、另2泵基本轉(zhuǎn)矩修正部70j的各功能。
轉(zhuǎn)速偏差運算部70f運算出作為目標轉(zhuǎn)速NR1與實際轉(zhuǎn)速NE1的差的轉(zhuǎn)速偏差△NS(＝NE1-NR1)。
轉(zhuǎn)矩變換部70g對轉(zhuǎn)速偏差△NS乘速敏的增益KN，計算速度傳感轉(zhuǎn)矩偏差△T0。
限幅運算部70h對速度傳感轉(zhuǎn)矩偏差△T0乘上限·下限限幅，作為速敏控制的轉(zhuǎn)矩修正值△TNL。
第2泵基本轉(zhuǎn)矩修正部70j對由泵基本轉(zhuǎn)矩修正部70t修正獲得的泵基本轉(zhuǎn)矩TR01加上速敏控制的轉(zhuǎn)矩修正值△TNL，計算出修正后的泵基本轉(zhuǎn)矩TR1(＝TR01+△TNL)。該修正后的泵基本轉(zhuǎn)矩成為泵最大吸收轉(zhuǎn)矩的目標值。
在以上那樣構(gòu)成的本實施方式中，可獲得與第1實施方式同樣的效果，而且，一并實施對基于轉(zhuǎn)速偏差的泵最大吸收轉(zhuǎn)矩進行控制的速敏，所以，即使對由突然施加負荷或未能預期事件所導致的發(fā)動機的輸出下降，也能夠以良好的響應性防止發(fā)動機停止。
在以上實施方式中，作為電子燃料噴射裝置14的調(diào)節(jié)區(qū)域的控制，設(shè)定為進行即使負荷變化也將發(fā)動機轉(zhuǎn)速維持在恒定的同步調(diào)節(jié)控制。但是，本發(fā)明也可適用于進行基于隨著發(fā)動機輸出增加而發(fā)動機轉(zhuǎn)速減少的所謂的下降特性的控制的系統(tǒng)。在該場合，也可獲得與進行同步調(diào)節(jié)控制的上述實施方式同樣的效果。
工業(yè)可利用性按照本發(fā)明，在高負荷時，通過減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，可防止發(fā)動機停止，而且，在環(huán)境的變化、劣質(zhì)燃料的使用等導致發(fā)動機輸出下降時，可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩而不會產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降，并且，可應對諸如事前預想不到的環(huán)境因素、難以由傳感器檢測的因素等導致發(fā)動機輸出下降的所有因素，而且，不需要環(huán)境傳感器等的傳感器，所以可廉價地制作。
權(quán)利要求
1.一種液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制方法，該液壓施工機械具有發(fā)動機(10)、控制該發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和輸出的燃料噴射裝置(14)、控制該燃料噴射裝置的燃料噴射裝置控制器(80)以及由上述發(fā)動機驅(qū)動并對執(zhí)行機構(gòu)(50～56)進行驅(qū)動的至少1個變量型的液壓泵(1或2)，其特征在于運算上述發(fā)動機(10)的現(xiàn)在的負荷率，對上述液壓泵(1或2)的最大吸收轉(zhuǎn)矩進行控制以使得將上述負荷率保持為目標值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于上述負荷率的運算是通過下述來進行的，即預先設(shè)定由上述燃料噴射裝置控制器(80)運算的目標燃料噴射量(FN1)與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率(ENGTRRT)的關(guān)系，求出上述負荷率，作為與此時的目標燃料噴射量對應的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于上述最大吸收轉(zhuǎn)矩的控制是通過下述來進行的，即運算上述負荷率與目標值的偏差(ΔTRY)，利用該偏差來修正泵基本轉(zhuǎn)矩(TR0)，對上述液壓泵(1或2)的最大吸收轉(zhuǎn)矩進行控制以使得與該修正后的泵基本轉(zhuǎn)矩(TR1)一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任何一項所述的液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于控制上述液壓泵(1或2)的最大吸收轉(zhuǎn)矩，以使得將上述負荷率保持為目標值，并且，運算上述發(fā)動機(10)的目標轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的偏差(ΔN)，控制上述液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得減小該偏差。
5.一種液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置，該液壓施工機械具有發(fā)動機(10)、控制該發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和輸出的燃料噴射裝置(14)、控制該燃料噴射裝置的燃料噴射裝置控制器(80)以及由上述發(fā)動機驅(qū)動并對執(zhí)行機構(gòu)(50～56)進行驅(qū)動的至少1個變量型的液壓泵(1或2)，其特征在于，包括第1裝置(80g)，運算上述發(fā)動機(10)的現(xiàn)在的負荷率；以及第2裝置(70e、70m～70k)，控制上述液壓泵(1或2)的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得將上述負荷率保持為目標值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置，其特征在于上述第1裝置(80g)，預先設(shè)定由上述燃料噴射裝置控制器(80)運算的目標燃料噴射量(FN1)與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率(ENGTRRT)的關(guān)系，求出上述負荷率，作為與此時的目標燃料噴射量對應的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩剩余率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置，其特征在于上述第2裝置(70e、70m～70k)，運算上述負荷率與目標值的偏差(ΔTRY)，利用該偏差來修正泵基本轉(zhuǎn)矩(TR0)，控制上述液壓泵(1或2)的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得與該修正后的泵基本轉(zhuǎn)矩(TR1)一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置，其特征在于上述第2裝置(70e、70m～70k)，對上述偏差進行積分，求出泵基本轉(zhuǎn)矩修正值(TER1)，將上述泵基本轉(zhuǎn)矩加到上述泵基本轉(zhuǎn)矩(TR0)，從而修正上述泵基本轉(zhuǎn)矩。
9.根據(jù)權(quán)利要求5～8中任何一項所述的液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制裝置，其特征在于還具有第3裝置(70f～70j)，運算上述發(fā)動機(10)的目標轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的偏差(ΔN)，控制上述液壓泵(1或2)的最大吸收轉(zhuǎn)矩以使得該偏差變小。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液壓施工機械的泵轉(zhuǎn)矩控制方法及裝置。運算發(fā)動機(10)的現(xiàn)在的負荷率，對液壓泵(1、2)的最大吸收轉(zhuǎn)矩進行控制以使得將其負荷率保持為目標值。由此，在高負荷時，通過減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩，可防止發(fā)動機停止，而且，在環(huán)境的變化、劣質(zhì)燃料的使用等導致發(fā)動機輸出下降時，可減少液壓泵的最大吸收轉(zhuǎn)矩而不會產(chǎn)生發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降，并且，可應對諸如事前預想不到的環(huán)境因素、難以由傳感器檢測的因素等導致發(fā)動機輸出下降的所有因素，而且，不需要環(huán)境傳感器等的傳感器，所以可廉價地制作。
文檔編號F04B49/00GK1692227SQ20038010041
公開日2005年11月2日 申請日期2003年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者中村和則, 古渡陽一, 石川廣二, 荒井康 申請人:日立建機株式會社